一种深海地磁数字传感电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种深海地磁数字传感电路。目前可在近海底测量地磁三分量的地磁测量仪精度过低。本实用新型专利技术包括包括单轴磁阻传感器芯片ＩＣ１、双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２、三个相同的运算放大电路和高精度ＡＤ芯片ＩＣ３、电压基准芯片ＩＣ４。单轴磁阻传感器芯片ＩＣ１与第一运算放大电路连接，双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２与第二、第三运算放大电路连接。三运算放大电路分别与连接高精度ＡＤ芯片ＩＣ３的对应脚连接。本实用新型专利技术可实测地磁场的正东、正北、地垂三分量值，为海底矢量磁异常成图提供原始数据，为搜寻海底短波长磁异常提供可能。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于深海磁法勘査
，具体涉及一种基于磁阻传感 器的深海地磁三分量数字传感电路。 技术背景磁法勘査一直以来是地质调查与勘探的有效手段之一，随着世界各国 对海底矿产资源开发的日益重视，磁法勘查逐渐在海洋领域得到应用。如 何根据不同的需求背景开发各种应用于海洋的地磁测量仪，从而有效的探 明海底铁磁性矿体的分布，是当前海洋磁法勘查手段的关键。在各种海洋 地磁测量仪中，近海底地磁三分量地磁测量仪是目前研制的重点，海洋地 质学家为了在深海区域获得较短波长的磁异常，以及更多的矿体分布详细 信息，非常需要可在近海底区域工作的可测量地磁三分量的地磁测量仪， 而探测微弱地磁数据的传感电路则是地磁测量仪的核心技术。在陆地上已成熟应用的光泵式地磁测量仪、Overhauser式地磁测量仪 和核子旋进式地磁测量仪由于传感电路功耗较大，需要母船提供电源，无 法在近海底区域进行磁测，仅能在距海面50米附近进行拖曳磁测，而且光 泵式磁力仪和Overhauser式地磁测量仪无法测得磁场三分量。目前可在近 海底测量地磁三分量的地磁测量仪，其内部地磁传感电路全部基于磁通门 技术，但磁通门式传感电路的主要缺陷在于精度过低，因其线圈结构而稳 定性不高，因此在分析海底小区域的地磁微变应用中缺乏实际意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于磁阻传感器的深海地磁三分量数 字传感电路，以克服国内现有磁通门式地磁测量仪传感电路精度过低且稳 定性不高的缺陷。本技术包括单轴磁阻传感器芯片IC1、双轴磁阻传感器芯片IC2、 三个相同的运算放大电路和高精度AD芯片IC3、电压基准芯片IC4。单轴磁阻传感器芯片IC1的7脚、双轴磁阻传感器芯片IC2的4脚和 11脚分别与5V电源电压连接，单轴磁阻传感器芯片IC1的3脚和4脚、双轴磁阻传感器芯片IC2的6脚、7脚、8脚、13脚、18脚和20脚接地。运算放大电路包括运算放大芯片0P，电阻Resl与电容Capl并联后的 一端与运算放大芯片0P的1脚连接，并联后的另一端与电阻Res2的一端 连接；电阻Res3与电容Cap2并联后的一端与运算放大芯片OP的6脚连接， 并联后的另一端与电阻Res2的另一端连接；电阻Res4的一端与运算放大 芯片0P的1脚连接，另一端与电容Cap3的一端连接；电阻Res5的一端与 运算放大芯片0P的7脚连接，另一端与电容Cap3的另一端连接；运算放 大芯片0P的8脚与5V电源电压连接、4脚接地。第一运算放大电路中的运算放大芯片0P的3脚与单轴磁阻传感器芯片 IC1的5脚连接，5脚与单轴磁阻传感器芯片IC1的8脚连接；第二运算放 大电路中的运算放大芯片0P的3脚与双轴磁阻传感器芯片IC2的2脚连接， 5脚与双轴磁阻传感器芯片IC2的5脚连接；第三运算放大电路中的运算 放大芯片0P的3脚与双轴磁阻传感器芯片IC2的9脚连接，5脚与双轴磁 阻传感器芯片IC2的12脚连接。三个运算放大电路中的运算放大芯片0P的1脚通过电阻Res4分别与 高精度AD芯片IC3的8脚、9脚和10脚连接，7脚通过电阻Res5分别与 高精度AD芯片IC3的7脚连接。高精度AD芯片IC3的4脚、5脚、11脚、12脚、13脚、23脚与5V 电源电压连接，14脚、18脚、24脚接地；高精度AD芯片IC3的3脚与晶 振XTAL的一端和瓷片电容Cl的一端连接，2脚与晶振XTAL的另一端和瓷 片电容C2的一端连接，瓷片电容C1和C2的另一端接地；高精度AD芯片 IC3的17脚与电压基准芯片IC4的6脚连接。电压基准芯片IC4的2脚与5V电源电压连接，4脚接地；电压基准芯 片IC4的2脚与电解电容C3的正极连接，电压基准芯片IC4的3脚与瓷片 电容C4的一端连接，电压基准芯片IC4的6脚与电解电容C5的正极和瓷 片电容C6的一端连接，电解电容C3和C5的负极、瓷片电容C4和C6的另 一端接地。本技术中的单轴磁阻传感器芯片IC1、双轴磁阻传感器芯片IC2、 高精度AD芯片IC3、电压基准芯片IC4以及运算放大芯片0P，均采用成熟产品。IC1采用Honeywell公司的HMC1001， IC2采用Honeywell公司的 HMC1002， IC3采用Anolog Device公司的AD7714, IC4采用Anolog Device 公司的AD780， OP采用CIRRUS LOGIC公司的CS3001 。本技术首次提出了采用磁阻传感技术构成的深海地磁数字传感电 路，利用了磁阻式传感器的高灵敏度、低功耗特点，并且在传感电路设计 中，选择了极低噪声的运放芯片与高精度的AD芯片，电路连接简单，降低 了 1/f噪声，提高了传感灵敏度，并为主控系统提供了高达20位有效分辨 率的数字信号接口。与
技术介绍
相比，该电路由于功耗很低，可由l号电 池供电，从而可在近海底区域测量地磁数据；传感芯片采用了l个单轴磁 阻传感器芯片与1个双轴磁阻传感器芯片结合，从而实现了地磁三分量的 测量；放大电路与AD转换电路采用极低噪声设计，从而在技术指标上均优 于磁通门式传感电路。本技术涉及的具体技术指标如下绝对精度〈10nT分辨率0.5nT电路噪声lOnV/iRMS: 50 pV电路功耗0. 5W附图说明图1为本技术的整体电路示意图； 图2为图1中的运算放大电路示意图。具体实施方式本技术包括包括单轴磁阻传感器芯片IC1、双轴磁阻传感器芯片 IC2、三个相同的运算放大电路1和高精度AD芯片IC3、电压基准芯片IC4。 IC1采用Honeywell公司的HMC1001, IC2釆用Honeywell公司的HMC1002, IC3采用Anolog Device公司的AD7714, IC4采用Anolog Device公司的 AD780。如图1所示，单轴磁阻传感器芯片IC1的7脚、双轴磁阻传感器芯片 IC2的4脚和11脚分别与5V电源电压连接，单轴磁阻传感器芯片IC1的3 脚和4脚、双轴磁阻传感器芯片IC2的6脚、7脚、8脚、13脚、18脚和20脚接地。第一运算放大电路中的运算放大芯片0P的3脚与单轴磁阻传 感器芯片IC1的5脚连接，5脚与单轴磁阻传感器芯片IC1的8脚连接； 第二运算放大电路中的运算放大芯片OP的3脚与双轴磁阻传感器芯片IC2 的2脚连接，5脚与双轴磁阻传感器芯片IC2的5脚连接；第三运算放大 电路中的运算放大芯片0P的3脚与双轴磁阻传感器芯片IC2的9脚连接， 5脚与双轴磁阻传感器芯片IC2的12脚连接。三个运算放大电路中的运算 放大芯片0P的1脚通过电阻Res4分别与高精度AD芯片IC3的8脚、9脚 和10脚连接，7脚通过电阻Res5分别与高精度AD芯片IC3的7脚连接。 高精度AD芯片IC3的4脚、5脚、11脚、12脚、13脚、23脚与5V电源 电压连接，14脚、18脚、24脚接地；高精度AD芯片IC3的3脚与晶振XTAL 的一端和瓷片电容Cl的一端连接，2脚与晶振XTAL的另一端和瓷片电容 C2的一端连接，瓷片电容C1和C2的另一端接地；高精度AD芯片IC3的 17脚与电压基准芯片IC4的6脚连接。电压基准芯片IC4的2脚与5V电 源电压连接，4脚接地；电压基准芯片IC4的2脚与电解电容C3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海地磁数字传感电路，包括单轴磁阻传感器芯片ＩＣ１、双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２、三个相同的运算放大电路和高精度ＡＤ芯片ＩＣ３、电压基准芯片ＩＣ４，其特征在于：　单轴磁阻传感器芯片ＩＣ１的７脚、双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２的４脚和１１脚分 别与５Ｖ电源电压连接，单轴磁阻传感器芯片ＩＣ１的３脚和４脚、双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２的６脚、７脚、８脚、１３脚、１８脚和２０脚接地；　运算放大电路包括运算放大芯片ＯＰ，电阻Ｒｅｓ１与电容Ｃａｐ１并联后的一端与运算放大芯片ＯＰ的１脚连接 ，并联后的另一端与电阻Ｒｅｓ２的一端连接；电阻Ｒｅｓ３与电容Ｃａｐ２并联后的一端与运算放大芯片ＯＰ的６脚连接，并联后的另一端与电阻Ｒｅｓ２的另一端连接；电阻Ｒｅｓ４的一端与运算放大芯片ＯＰ的１脚连接，另一端与电容Ｃａｐ３的一端连接；电阻Ｒｅｓ５的一端与运算放大芯片ＯＰ的７脚连接，另一端与电容Ｃａｐ３的另一端连接；运算放大芯片ＯＰ的８脚与５Ｖ电源电压连接、４脚接地；　第一运算放大电路中的运算放大芯片ＯＰ的３脚与单轴磁阻传感器芯片ＩＣ１的５脚连接，５脚与单轴磁阻传感器芯片Ｉ Ｃ１的８脚连接；第二运算放大电路中的运算放大芯片ＯＰ的３脚与双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２的２脚连接，５脚与双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２的５脚连接；第三运算放大电路中的运算放大芯片ＯＰ的３脚与双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２的９脚连接，５脚与双轴磁阻传感器芯片ＩＣ２的１２脚连接；　三个运算放大电路中的运算放大芯片ＯＰ的１脚通过电阻Ｒｅｓ４分别与高精度ＡＤ芯片ＩＣ３的８脚、９脚和１０脚连接，７脚通过电阻Ｒｅｓ５分别与高精度ＡＤ芯片ＩＣ３的７脚连接；　高精度ＡＤ芯片ＩＣ３的４脚、５脚、 １１脚、１２脚、１３脚、２３脚与５Ｖ电源电压连接，１４脚、１８脚、２４脚接地；高精度ＡＤ芯片ＩＣ３的３脚与晶振ＸＴＡＬ的一端和瓷片电容Ｃ１的一端连接，２脚与晶振ＸＴＡＬ的另一端和瓷片电容Ｃ２的一端连接，瓷片电容Ｃ１和Ｃ２的另一端接地；高精度ＡＤ芯片ＩＣ３的１７脚与电压基准芯片ＩＣ４的６脚连接；　电压基准芯片ＩＣ４的２脚与５Ｖ电源电压连接，４脚接地；电压基准芯片ＩＣ４的２脚与电解电容Ｃ３的正极连接，电压基准芯片ＩＣ４的３脚与瓷片电容Ｃ４的一端连接，电压基准芯片ＩＣ４的６脚 与电解电容Ｃ５的正极和瓷片电容Ｃ６的一端连接，电解电容Ｃ３和Ｃ５的负极、瓷片电容Ｃ４和Ｃ６的另一端接地。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章雪挺，刘敬彪，顾梅园，黄得女，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]